proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Авторские права
  Агентство  ПРоАтом. 28 лет с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





PRo IT
Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС

Вышла в свет книга Б.И.Нигматулина и В.А.Пивоварова «Реакторы с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. История трагедии и фарса». Подробнее 
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия»
и сайта proatom.ru.
E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[26/10/2009]     Новые вызовы для ядерной энергетики

 С.В.Коровкин, начальник отдела технологии реконструкции и ремонта ОИАЭ ОАО "НИКИМТ-Атомстрой"

Вот уже несколько десятилетий в ядерной энергетике не создаются новые «прорывные» технологии.  Мы достраиваем спроектированные 30 лет тому назад и замороженные   в конце восьмидесятых годов прошлого века блоки АЭС. Новые строящиеся АЭС с реактором ВВЭР мало того, что принципиально  ничем не отличаются от АЭС тридцатилетней давности, но заранее обречены на проблемы с топливом, так как своего урана в России явно недостаточно.


Из стана специалистов по быстрым реакторам, так и не сумевших за 50 лет создать хотя бы демонстрационный комплекс с замкнутым топливным циклом, продолжают звучать все те же бодрые заявления о перспективах использования в качестве ядерного топлива неисчерпаемых запасов урана-238 и необходимости строительства очередных БН-XX.

Что-то по инерции продолжают делать термоядерщики, сами уже не верящие в успех своего безнадежного предприятия, и развлекающие  публику  байками о транспортировке гелия-3 с Луны.

Застой в ядерной энергетике во многом объясняется твердой уверенностью подавляющего большинства атомщиков в том, что «альтернативы ядерной энергетике нет». Между тем в нескольких европейских странах уже сказали – спасибо, господа атомщики, в ваших услугах мы больше не нуждаемся.

Дело в том, что энергетические технологии не стоят на месте. За последние несколько лет мы стали свидетелями  бурного распространения экономичных источников света, позволяющих в пять раз сократить расход электроэнергии на освещение. Несложный расчет показывает, что для России полный переход на энергоэффективные источники света означает уменьшение потребности в электрогенерирующей мощности примерно на  20 миллионов киловатт, то есть на величину, сопоставимую с той, которую должны дать 26 запланированных новых атомных блоков.

На очереди массовое освоение другой энергетической технологии  - отопление с помощью тепловых насосов. Поскольку из общего количества энергии, потребляемого Россией в течение года, более четверти тратится на отопление, внедрение новых энергоэффективных технологий здесь приведет к значительному сокращению потребления энергетических ресурсов.

Тепловые насосы уже есть в квартире у каждого - это обычные холодильники.   Принцип работы холодильника состоит в том, что тепловая машина, основным элементом которой является компрессор, передает тепло из внутреннего объема холодильника наружному воздуху.

Другой пример теплового насоса – кондиционер. Здесь тепло отбирается из воздуха в помещении и передается уличному воздуху.

Максимальный теоретический коэффициент полезного действия для тепловой машины 

                                     η = ΔT/Tнагр,

где ΔT – температурный перепад, срабатывающий в тепловой машине
Tнагр – температура нагрева рабочего тела в градусах Кельвина

Для обратимой тепловой машины, коей является тепловой насос, основной характеристикой является коэффициент конверсии – величина, обратная коэффициенту полезного тепловой машины.

Максимальный теоретический коэффициент конверсии

                                             β = Tнагр /ΔT
Если принять температурный перепад между уличным воздухом и воздухом в помещении ΔT = 30º, а температуру в помещении t = 25ºC (T = 298 K), то максимальный теоретический коэффициент конверсии составит
                                             β = 298/30 = 9.9

Это означает, что затратив 1 кВт электроэнергии на привод теплового насоса, получим почти 10 кВт тепловой энергии для отопления. Для людей, далеких от термодинамики, это кажется чудом, однако чуда никакого нет – тепловая энергия не возникает заново, а передается от холодного источника теплому источнику.

Конечно, максимальный теоретический коэффициент конверсии недостижим. В современных тепловых насосах значение коэффициента конверсии достигает β =5, а в самых совершенных аппаратах β =7.

В США ежегодно производится около 1 млн. тепловых насосов, около 30% административных и жилых зданий оборудованы тепловыми насосами. При строительстве новых общественных зданий используются исключительно тепловые насосы. Эта норма была закреплена Федеральным законодательством США.

В Швеции 70% потребности в тепловой энергии обеспечивают тепловые насосы. В Стокгольме 12% всего отопления города обеспечивается тепловыми насосами общей мощностью 320 МВт, использующими в качестве источника тепла Балтийское море. Швеция первой среди развитых стран Запада хочет пойти на кардинальные меры в энергетической сфере, а именно - попытаться в течение 15 лет полностью отказаться от нефти, при этом не строя новых атомных электростанций.

В России тепловые насосы пока экзотика. Причиной тому является не только и не столько наша технологическая отсталость, но и климатические условия на большей части территории страны. Дело в том, что тепловые насосы хорошо работают только при температуре холодного источника до -5ºС. При сильных морозах эффективность работы  теплового насоса резко падает, а теплообменные поверхности покрываются коркой льда.

В США и Западной Европе тепловые насосы в качестве источника тепла используют, в основном, тепло воды близлежащего водоема или тепло прилегающего к зданию грунта.

В России, опять же из-за продолжительных зимних морозов,   использование воды близлежащих водоемов проблематично, а грунт промерзает на глубину до полутора метров и больше. Эти факторы, конечно, не исключают применение тепловых насосов для отопления, но значительно удорожают их применение.

Однако энергетические технологии не стоят на месте. Запатентованный в 2009 году способ использования теплового насоса позволяет резко удешевить как установку теплового насоса, так и повысить эффективность его работы для российского климата. В качестве источника тепла для отопления  предлагается использовать тепло, выделяющееся при замерзании воды. При фазовом переходе вода-лед на один килограмм замерзшей воды выделяется 334 кДж или 0.093 кВт×час тепловой энергии.
Для средней полосы России при применении современных утеплителей и стеклопакетов годовой расход тепла на отопление составляет около 60 кВт×час/м2.

Для дома площадью 100 м2 на отопление необходимо 6000 кВт×час тепловой энергии в год. Если использовать в качестве источника фазовый переход вода-лед, то необходимо 65 000 кг или 65 куб. м воды. Система отопления выглядит следующим образом:

1- бассейн, 2 – нижний слой воды, 3 – верхний слой воды, 4 – тепловой насос, 5 – водяной насос, 6 – вентилятор, 7 – вытяжная труба, 8 – приточное отверстие, 9 - лед

В подвале дома расположен бассейн с водой. При работе теплового насоса прилегающий к слою воды воздух с температурой  -2º ÷ 0ºС засасывается в тепловой насос, нагревает воздух в помещении и охлажденный до температуры -10º ÷ -5ºС  возвращается в бассейн. При контакте с охлажденного воздуха с водой вода замерзает, а воздух нагревается. Водяной насос подает воду из-под слоя льда на поверхность льда, обеспечивая тем самым постоянный контакт воздуха с водой.

При положительной температуре наружного воздуха включается вентилятор и происходит приток теплого воздуха в бассейн и таяние льда. При мощности вентилятора 200 Вт и температуре наружного воздуха +15ºС лед в бассейне растает за 15 дней. Электрическая мощность, необходимая для работы теплового насоса при отоплении дома, даже в сильные морозы не превысит 1 кВт.

Годовой расход электроэнергии на отопление при коэффициенте конверсии    β =5 составит 1200 кВт×час. Устройство в подвале дома бассейна практически не приводит к удорожанию конструкции здания, требуется только  гидроизоляция дна бассейна. Подобная система отопления легко реализуема и в многоэтажных домах. Разрабатываются проекты перевода уже существующих зданий на «ледяное» отопление.

Конечно, как и везде в технологических системах, максимальный эффект достигается при комплексном подходе к энергоэффективности. Так при замене ламп накаливания на  экономичные источники света высвобождаются резервы электрической мощности как раз достаточные для новых систем теплоснабжения, а это значит, что нет необходимости в подключении новых электрических мощностей и прокладке новых сетей. Если в России, как и в Швеции до 70% всего отопления обеспечат тепловые насосы, то общая потребность страны в энергии сократиться на 10÷15%.

В заключение, несколько фактов, лично у меня, как у атомщика,  пробуждающие чувство зависти:

1. Коэффициент полезного действия лучших образцов парогазовых электростанций достиг 55%. Реконструкция российских ТЭС, работающих на газе, даст прирост 30 миллионов киловатт электрической мощности при том же расходе топлива  

2. В 2009 году компания General Motors обнародовала информацию о том, что новый гибридный автомобиль Chevrolet Volt будет расходовать максимум 1 литр горючего на 100 км пути

3. Президент США объявил о планах к 2025 году  обеспечить производство 25 процентов энергии за счет возобновляемых  источников

Альтернативы ядерной энергетике нет?
 

 
Связанные ссылки
· Больше про Альтернативные источники энергии
· Новость от Proatom


Самая читаемая статья: Альтернативные источники энергии:
Возможности струйных технологий в энергетике

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 3.14
Ответов: 7


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 17 Комментарии | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 26/10/2009
Альтернативы нет. Кроме как для начальников "Атомстроя", занятых всем чем угодно, кроме повышения эффективности собственно атомного строительства.

Теплонасосы, теплоаккумуляторы - всё это давно известно. И наличие патента - просто констатация факта умелого патентописательства.


[ Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 26/10/2009
и я сказал "Аллилуйя! Мои глаза открылись!"
и я отформатировал свой жесткий диск, порвал пропуск на работу и, босой, отправился в сторону Ясной Поляны

эволюция proatom.ru даже нравится - действительно смешных материалов, хоть как-то связанных с ядерной энергетикой, мало. А тут появляются регулярно и атомные пророки, и коммерческие целительницы, и геополитические борцы. Спасибо!


[ Ответить на это ]


Re: прежнему гостю (Всего: 0)
от Гость на 29/10/2009
Ну, поерничал, и чё дальше?
За отсутствием разнообразия идите в "биржевые ведомости"
хоть бы кто что путное предложил


[
Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 26/10/2009
... есть альтернатива, есть! Давно роют в сторону потенциальных полей (гравитация) все ученые Европы и США, все как то с градиентами температуры связать хотят, а из последних (в смысле из дельт температурных по чему-либо) и вовсе намерены извлекать энергию... ну - как научатся до первого промышленного образца, так и свернется нефтегазовая экономика России а вместе с ней (рабско-уродливой экономикой) и Россия развалится... кто не верит пусть вспомнит, что США несколько лет выбрасывали на рынок нефть и сбили цену за баррель до $10.5 после чего СССР развалился...
так что все еще впереди, жаль уроки истории наше ничему не учат менеджеров и политиков....
Ядерщик


[ Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 27/10/2009
Да , да, низкие цены на нефть, а еще СССР развалили путем ипользования псионических лучей!

Поинтересуетесь:

1.Какую часть бюджета СССР в 1980 -1985 г. составляло:
1.1 Продажа нефти, включая продажу за рубли (сов. странам);
1.2 Продажа нефти за валюту, стоимость которой так коварно обвалил США.
2 Объемы продажи нефти в СССР в 1980-1985 и в настоящее время.

Узнаете много нового!

Geronimo


[
Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 27/10/2009
Для Geronimo.

Цена за баррель колебалась в зоне $18-19 в указанные вами годы, и это была цена, при которой еще выгодно продавть энергоносители, а вот когда США выбросили на рынок часть своего стратегического резерва - то упала примерно до $10 за баррель... что и сказалось на поступлении нефтедолларов, вообще то еще давно, при СССР, была такая сделка века с ФРГ... ну трубы, газ, нефть... тогда закладывались основы ресурсной экномики СССР и в дальнейшем России.
Но с вами соглашусь - неточность в терминах тоже повод для замечаний, более точно можно выразить так - торговля энергоносителями. Да еще - официальной статистике и прессе не доверяю... врут фантастически, да и вам не советую. Но покопаю в предложенном вами направлении более глубже, когда то дружил с детьми секретарей обкомов и респблик, че то там осталось...по части информации...
А вообще то сырьевая направленность нашей экономики формировалась давно и не не по планам Политбюро ЦК КПСС, все было проще - Европе требовались энергоносители и не требовалась  продукция от наукоемкого производства, что и было заявлено их МИДами... принудиловка чистой воды, и деваться было  просто  некуда.
Насчет псионических лучей ничего не знаю. Но то, что  с нашими продажными политиками и чиновниками работают боевые гипнотизеры противника - знаю точно, но это тема не по вашему, извините, интеллекту...
Ядерщик 


[
Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 27/10/2009
Я как-то на ixbt по поводу перестройки и экономической эффективности СССР дискутировал.

http://forum.ixbt.com/post.cgi?text=&user=Geronimo&date=&date_days=189&date1_d=22&date1_m=4&date1_y=2009&date2_d=18&date2_m=6&date2_y=2009&posts=&pages=&color=1&id=print%3A78%3A004087

С сообщения 123  - про долю от продажи нефти в доходе СССР.

Про "приписки" есть выше несколько сообщений.

Geronimo


[
Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 27/10/2009
... извините, Geronimo, а вы случаем не менеждер чего нибудь ядерного? Интерена ваша реакция на тему тепловых насосов, проглядывается интерес чисто коммерческий - или я ошибаюсь?
Не обжайтесь...  старый я уже, иллюзий не имею и не имел никогда по нашей отрасли...


[
Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 27/10/2009
Я инженер, и интерес у меня чисто технический.
Конечно, тепло можно получать разными способами, но бассейн с водой под домом, аккумулирующий тепло в теплое время, и хранящий  его с малыми потерями до зимы - это просто праздник какой-то!

Geronimo


[
Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 27/10/2009
это просто праздник какой-то!

Это такое поле для "инноваторов" - ведь ни один ныне существующий дом под этот проект не подходит. Следовательно, потенциальный "внедренец" такого чуда-юда ещё и со строителей свою долю сливок снимет. А затем пропихнёт государственную программу энергоэффективных теплонасосных домов бассейнового типа - и обеспечит безбедную жисть своим внукам и правнукам.

А таким же успехом можно сразу мегаполисы на Луне городить.


[
Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 27/10/2009
Про праздник  -это сарказм.

Geronimo


[
Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 27/10/2009
Многое не понял. Есть следующее вопросы и замечания:

1. В формуле
"Если принять температурный перепад между уличным воздухом и воздухом в помещении ΔT = 30º, а температуру в помещении t = 25ºC (T = 298 K), то максимальный теоретический коэффициент конверсии составит β = 298/30 = 9.9"
производится деление температуры в кельвинах на температуру в цельсиях. Почему?

2. Холодильник тратит эл.энергию на изменению температуры внутри камеры, КПД холодильника в качестве обогревателя меньше, чем КПД обычного обогревателя, т.к. нет у обогревателя нет промежуточных операций (изменение давления рабочего тела (фреона), перекачка фреона).

3. Тепло для обогрева в тепловом насосе может быть получено только из рабочего тела (например бассейна, или моря).

4. В России есть, конечно, города у морей. Теперь надо прикинуть - сколько там живет людей от общей численности в России, какую часть энергии тратится на обогрев морских городов об общих затрат на отопление в России.

5. Часть про бассейн под домом - без комментариев. Я не строитель, но проблемы из -за замерзающего! бассейна под домом мне очевидны. К тому-же, хотел бы получить ответ на следующие вопросы:

5.1 Сколько теоретически способен накопить тепла бассейн, глубиной 2-3 метра и площадью, например, 10 м на 50 м. Разница температуры воды до и после теплового насоса - 10 и 0 град. цельсия. В дальнейшем (ближе к зиме) - 1..2 градуса и 0 градусов.Отопление в России включают при температуре воздухе в районе 10 град. С в течение 5 дней, кажется. Вода будет той-же температуры.

5.2 Хватит ли этого тепла для отопления 9-ти этажного дома той-же площади? Хватит ли этого тепла с учетом использования реального оборудования, а также с учетом охлажденя воды за счет теплопередачи окружающей среде?

5.3 Если не хватит, надо ли в доме иметь две системы отопления?

5.4 Сколько будет фактически стоить такое двухсистемное отопление?

Geronimo


[ Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 27/10/2009
По поводу п. 5.1 - невнимательно причитал статью, рабочее тело - воздух. Но

1.Как я понял, температура воды не должна опускаться ниже 0 град.цельсия.
2.Все тепло все равно берут из воды.

Geronimo


[
Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 27/10/2009
И какова же разница между разностью температур в кельвинах и градусах? Это по первому вопросу :)


[
Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 27/10/2009
Разность - 0 градусов Кельвина равен минус 273 градуса С. Но могу и наврать.

Речь идет об отношении: 

" β = Tнагр /ΔT

Если принять температурный перепад между уличным воздухом и воздухом в помещении ΔT = 30º, а температуру в помещении t = 25ºC (T = 298 K), то максимальный теоретический коэффициент конверсии составит
                                             β = 298/30 = 9.9
"

Здесь Tнагр = 25 град С,

ΔT = 30 град С, 25/30 = 0,833, а не 9,9.

Geronimo


[
Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 27/10/2009
Я не сварщик, нашел маску на рынке!

В формуле указано :
"
где ΔT – температурный перепад, срабатывающий в тепловой машине
Tнагр – температура нагрева рабочего тела в градусах Кельвина"

Основной вопрос у меня, все таки, не в формуле, а в практической реализации в условиях России.

Geronimo



[
Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 01/11/2009
Можно завалить расчетами весь интернет, но как нам, например, сказали в администрации нашего второго по величине в России городка: "Вы что упали, нафига нам ваши насосы? Нам дали денег на топливо для котельных, вот их мы и будем осваивать, ибо есть такая штука как БЮДЖЕТ (и в бюджете статья "закупка топлива" и чем она больше - тем лучше), а ваших насосов в БЮДЖЕТЕ НЕТ и не будет, пока нам не скажут их туда вписать, а сами мы этого делать не будем. Нам на себя ответственность брать за ваши передовые технологии не резон..."Вот и все расчеты, вот и вся эффективность...Всегда ваш, Инженер Иванов.P.S. Живу тут, пишу о насосах и попытках (иногда удачных) их внедрения, ежели что, заходите...


[ Ответить на это ]






Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.08 секунды
Рейтинг@Mail.ru